大黄鱼环状RNA挖掘与功能分析

发布时间：2020-09-22 14:50

　　环状RNA在三十年前就已被报道。最近随着高通量测序技术的发展,研究人员在越来越多的物种中发现环状RNA,但在硬骨鱼中却仍鲜有报道。大黄鱼是我国一种重要的海水养殖鱼类,本研究通过利用大黄鱼基因组模拟得到的数据,对现有的两种挖掘环状RNA的生物信息学流程进行评估,从中选取合适的流程对实验室原有大黄鱼的真实转录组数据进行环状RNA的挖掘,并进行了大黄鱼雌雄鱼性腺环状RNA的测序、挖掘,比较了两者之间环状RNA的表达差异。主要的研究结果如下:1.利用模拟数据对目前常用的两种环状RNA挖掘流程,从不同的环性与线性转录本测序量方面进行评估,发现在环性转录本较低的条件下,其中的一款流程CIRCexplorer检测到的环状RNA的准确率较高。但在环性转录本较高的情况下,另一款流程CIRI检测到的环状RNA的准确率有所升高,挖掘到的环状RNA的数量也较多,但CIRCexplorer的准确率仍高于CIRI,挖掘到的环状RNA的数量仍低于CIRI。2.根据模拟数据的评估结果,利用CIRCexplorer对大黄鱼多组织混合样本的RNA seq数据进行环状RNA挖掘,检测到了975个环状RNA分子,其中65.95%来自编码基因的外显子;随机挑选3条进行验证,其中2条得到了确认。对挖掘到的外显子环状RNA来源基因进行GO以及KEGG富集分析,结果显示,这些来源基因主要富集在结合、翻译起始因子、细胞质内大分子代谢、翻译等通路中。对其进行microRNA靶点预测的结果显示,大黄鱼环状RNA中有丰富的miRNA的结合位点,其中有363个环状RNA具有超过5个潜在的microRNA结合位点,22个具有10个以上的miRNA-430与let-7家族的结合位点。3.进行了大黄鱼精巢和卵巢环状RNA测序,从测序数据中,共检测到环状RNA 6115个,其中2693个在精巢中特异表达,1053个在卵巢中特异表达;余下2369个在精巢和卵巢都有表达的环状RNA中。表达差异分析结果显示,有1065个环状RNA的表达量在精巢相对上调,而有621个表达量在精巢中相对下调。对这些差异表达的环状RNA的编码基因进行GO富集分析,结果表明这些基因主要富集在神经系统发育(GO:0007399 nervous system development)、蛋白质结合(GO:0005515 protein binding)以及谷氨酸受体活动(GO:0004972 NMDA glutamate receptor activity)等GO术语上。KEGG代谢通过分析结果显示,雌雄性腺环状RNA的编码基因在脂类代谢途径(Ubiquitin meditated proteolysis)、孕激素介导的卵母细胞成熟(Progesterone-mediated oocyte maturation)以及泛素介导的蛋白酶解(TNF signaling pathway)等代谢通路中具有明显差异。性腺中检出的环状RNA具有丰富的mi RNA结合位点,网络分析结果显示大黄鱼性腺中的circRNA-miRNA-mRNA可能具有复杂的调控网络。
【学位单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：S917.4;Q78
【部分图文】：

转录本,环性,环状,不同表达

利用编写 python 脚本分别统计每组环状 RNA 的准确个数。2.2 模拟结果与分析.2.1 在相同表达量的线性转录本与不同表达量的环性转录本下，两种流的挖掘结果比较为了评估不同表达量的环性转录本数据对两种挖掘环状 RNA 的流程影响，模拟产生了2 个数据集，如图 1-1 所示，对于比较组一：C2x,L40x，C4x,L40x，C6x,L40x；比较组二：2x,L60x，C4x,L60x，C6x,L60x；比较组三：C2x,L70x，C4x,L70x，C6x,L70X，通过这三的比较发现，CIRCexplorer 挖掘的环状 RNA 的准确率明显都高于 CIRI，但挖掘的环状NA 的个数相对较少（如表 1.1 所示）。导致 CIRCexploer 挖掘的环状 RNA 的数量较少原因可能是因为 tophat 对 RNA-seq 的数据的比对率相对 BWA 较低，导致的比对的过程环性的 reads 被丢失。另外，结果还发现 CIRI 的挖掘的环状 RNA 的数量较多，但其错率过高。故对于大黄鱼而言，其不适合在这种情况下对环性 RNA 进行挖掘。

折线图,转录本,环性,准确率

图 1-2 CIRCexplorer 与 CIRI 挖掘环状 RNA 的准确率折线图（相同表达量的环性转录本与不同表达量的线性转录本）Fig.1-2 the true positive rate of CIRCexplorer and CIRI (the same expression of circular transcripts, butdifferent expression of circular transcripts.).2.3 在高表达量的环性转录本与低表达的线性转录本下，两种流程的挖结果比较如图 1-3 所示，对于比较组：C10x,L3x，C20x,L3x，C30x,L3x。通过这三组的数据集结果比较发现，CIRI 的准确率仍然低于 CIRCexplorer。另外，与其他组比较发现对于高达的环性转录本的数据集中 CIRIexplorer 挖掘到的环状 RNA 的数量明显增多，而准确率然较高。而 CIRI 在高表达的环性转录本的数据集中挖到环状 RNA 的量数量也较多，且确率明显比低表达环性转录本的数据集的情况提高了。

折线图,转录本,环性,环状

与 CIRI 挖掘环状 RNA 的准确率折线图（相同表量的线性转录本）itive rate of CIRCexplorer and CIRI (the same expredifferent expression of circular transcripts.)的环性转录本与低表达的线性转录对于比较组：C10x,L3x，C20x,L3x，C30xRI 的准确率仍然低于 CIRCexplorer。另外，数据集中 CIRIexplorer 挖掘到的环状 RNA 高表达的环性转录本的数据集中挖到环状环性转录本的数据集的情况提高了。

【参考文献】